艾叶及其燃烧产物成分的探究范文

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摘要：艾叶在临床上主要用于艾灸，具有镇痛、抗炎、止血、抗菌、抗病毒等多种生物活性，其中所含的挥发油和黄酮类成分是其发挥作用的主要活性成分，文章总结了不同产地、采收期、提取方法等因素对艾叶有效成分影响的研究现状，并对艾叶燃烧产物的化学成分、生物活性、安全性的研究进展进行归纳，旨在为艾叶的深入研究和开发利用提供依据和思路。

关键词：艾叶；燃烧产物；生物活性；有效成分

艾草（Artemisiaargyi），又名艾蒿，是菊科（Asteraceae）蒿属（Artemisia）多年生野生草本植物，药用其叶，性温，味苦、辛，归肝、脾、肾经，具温经止血、散寒止痛、调经安胎的作用。艾叶中的主要有效成分包括挥发油、黄酮类、鞣质类和多糖等。艾叶正式作为药物始见梁陶弘景《名医别录》，我国历代本草著作及医书古籍中也均有艾叶作为药用的相关描述和记载，艾叶在我国应用历史悠久。通过对相关文献研究分析，可以看出艾叶中的有效成分和艾叶燃烧产物艾烟是研究的重点，因此本文对艾叶及其燃烧产物的有效成分及生物活性的研究进展进行分析和梳理，以期为艾叶的研究和综合开发利用提供依据。

一、艾叶的有效成分

1.挥发油

1.1挥发油的化学成分及含量

目前从艾叶中分离到的挥发油主要包括单萜类、倍半萜类及其衍生物。单萜类化合物主要有α-蒎烯、莰烯、3-蒈烯等，单萜类衍生物是挥发油的主要组成部分，包括桉油精、松油醇、1,8-桉叶油素、紫苏醛等，倍半萜及其衍生物如石竹烯、氧化石竹烯、柏木烯、γ-榄香烯、橙花叔醇等。产地不同，艾叶挥发油的含量及成分不同。梁欢等[1]对比了湖北蕲春、河南汤阴等7个产区的艾叶挥发油，共检测出84种化合物，主要为酮类、烯类和醇类等化合物，对挥发油共有成分进行聚类分析，将不同产地的艾叶分为5类样本，这种差异与产地地理环境和气候条件有关。湖北蕲春艾叶挥发油含量最高，种类最多，安徽六安、甘肃兰州等地艾叶中樟脑、侧柏酮等毒性成分含量较低[2]。黎文炎等[3]比较了湖北恩施产的栽培艾和野生艾叶挥发油，发现栽培艾叶中挥发油种类及含量均优于野生艾叶。不同生长期的艾草，受各种酶、温度、光照、水分等外界因素的作用，生物合成和代谢累积受到影响，其挥发油的含量和种类也会发生相应变化。以湖北蕲春艾叶为例，在5月20日左右，艾叶挥发油含量达到最高，成分和种类随着时间的推移逐渐增多，若以挥发油含量为采收指标，最佳采收期为端午节前1~2周，如果以其中所含侧柏酮等毒性成分为指标，最佳采收期在端午节后1~2周[4]。艾叶在存放过程中，挥发油含量随贮存时间的延长而减少，挥发油中多数烯类、部分醇类和醛类化合物含量降低，而各化合物所对应的醇、酮、酸等氧化产物的含量则逐渐增多[5]，这可能是艾草在存放过程中，挥发油被氧化，产生了大量氧化产物。炮制对艾叶挥发性成分也有显著影响，艾叶醋炒品和清炒拌醋品中均检测出新成分蓝桉醇，清炒品和生拌醋品中均检测出新成分愈创木烯，经醋炮制后异龙脑转化为毒性较小的龙脑，炮制品中具平喘作用及抗菌活性的石竹烯及其氧化物含量显著增加，而神经毒性的成分——侧柏酮含量下降[6]。以上研究表明，不同的产地、采收期、栽培方式及炮制方法对艾叶挥发油成分及含量影响较大，因此工业化生产时应综合考虑这些因素。

1.2挥发油的提取

提取方法不同，艾叶挥发油得率及成分也有所不同，何正有等[7]对比了3种不同提取方法制备艾叶挥发油，超临界CO2萃取法挥发油得率最高（2.11%），所得样品以长链酯类化合物为主；水蒸气蒸馏法制备的样品主要是小分子挥发性萜类化合物。段凯莉等[8]采用60%乙醇超声提取南阳艾叶，挥发油得率为2.655%，主要为萜醇、萜烯及萜类氧化物。1.3挥发油的生物活性大量药理研究表明，艾叶挥发油具有广谱的抗菌、抗氧化能力，生物活性较高，具有很高的开发利用价值。研究表明，艾叶挥发油及分离的桉树脑、4-松油烯醇对疫霉、黑曲霉、粉红聚端孢、青霉、链格孢5种真菌均具有抗真菌活性，抗菌活性随浓度的增加而增加[9]。尹彬彬[10]比较分析了艾叶精油、多糖和黄酮对•OH、•DPPH和•ABTS等自由基有较强的清除能力，发现艾叶精油、多糖和黄酮抗氧化能力均较强，可作为天然抗氧化剂开发利用。艾叶挥发油对模型兔的痤疮治疗效果较好，可减轻炎性反应，抑制肥大细胞的增殖、趋化[11]。

2.黄酮类

2.1总黄酮化学成分及含量

艾叶中含有大量的黄酮类化合物，目前在艾叶中已鉴定出化学结构的黄酮类化合物主要为黄酮、黄酮醇及其苷，有研究[12-13]从艾叶中分离得到异泽兰黄素、棕矢车菊素、蒙花苷、矢车菊黄素、紫花牡荆素等化合物。从野艾蒿中分离得到11种黄酮类化合物，分别为山柰酚、芒柄花素、异鼠李素、洋芹素、苜蓿素、槲皮素-7-O-β-D-葡萄糖苷、槲皮素-7-O-α-L-鼠李糖苷、槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷、山柰酚-3-O-β-D-葡萄糖苷、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷、山柰酚-3-O-芸香糖苷[14]。魏海胜[15]从蕲艾乙酸乙酯部位中分离并鉴定出8个黄酮苷元，分别为5,7,3’,4’-四羟基二氢黄酮、5,7,3’,4’-四羟基,6-甲氧基黄酮、5,7,4’,5’-四羟基，3’,6,-二甲氧基黄酮、芹菜素、木犀草素、槲皮素、金圣草黄素及高车前素。董鹏鹏等[16]对16个不同产区的艾叶总黄酮进行了含量测定，湖北蕲春所产艾叶总黄酮含量相对较高，为14.67%。艾草总黄酮的含量在6月上旬达到最高，6月上旬为最佳采收期[17]。

2.2总黄酮的提取纯化

采用超声波辅助热提艾叶黄酮，黄酮提取率高达6.581%[18]，加压辅助溶剂提取萃取艾叶总黄酮提取率为4.660%[19]。吴娜等[20]采用AB-8树脂纯化艾叶总黄酮，总黄酮含量达到69.37%，是原含量的3倍多。李熹[21]采用高速逆流色谱法分离纯化艾叶，得到4种高纯度的黄酮类化合物，此项研究为艾叶黄酮类成分的大量提取制备和深入开发奠定了基础。

2.3总黄酮的生物活性

艾草总黄酮具有丰富的生物活性，如抗肿瘤、抗心血管疾病、抗凝血、抗氧化、抗衰老等。艾草所含的黄酮类成分3’-甲氧基蓟黄素对乙肝表面抗原（HBsAg）和乙肝e抗原（HBeAg）有显著的抑制作用[22]。艾蒿黄酮[23]能有效清除O2•、•OH、H2O2，减轻或消除•OH对DNA的氧化损伤，抗氧化效应远高于VC。文荣等[24]发现，野艾蒿中木犀草素、柚皮素、槲皮素、芹菜素4种黄酮类单体化合物均能不同程度地抑制人肝癌HepG2细胞的增殖，这从分子水平上证明艾草降血脂的有效成分为黄酮类化合物。3.多糖类艾草中所含的多糖类物质具有较强的抗肿瘤、增强机体免疫力、抗氧化作用，目前国内对艾草多糖的成分及提取工艺研究还较少。吴桂花[25]对艾叶粗多糖分离纯化，得到4种多糖组分WAYSP00、WAYSP01、WAYSP02和WAYSP05，研究还发现，艾叶多糖能抑制乳腺癌细胞MCF-7和胃癌细胞MNK45的生长。艾叶多糖能明显抑制肝癌细胞的增殖，既能抗肿瘤，又可提高免疫力[26]。

4.鞣酸类

鞣酸为艾叶成分中有效的凝血物质，主要成分为单宁酸、儿茶素。易筠[27]对不同产地艾叶中鞣酸的含量进行了对比分析，发现蕲艾总鞣酸含量（13.29%）最高。

5.其他

艾草中还含有有机酸类、微量元素、生物碱、蛋白质、纤维素及叶绿素等成分。艾草的成分研究已成为人们关注的热点，不论是成分组成、含量还是具体的生物活性，都有待于进一步研究。

二、艾燃烧产物的研究进展

艾灸疗法是传统针灸的重要组成部分，在慢性病治疗及“治未病”方面具有其独特的优势[28]。目前普遍认为艾灸是一种由经络调节、温热效应、燃烧产物的化学成分共同作用的综合效应。其中艾燃烧产物的化学成分是艾灸重要的效应环节，现对艾燃烧产物的化学成分、生物活性及安全性研究进展综述如下。

1.艾燃烧产物化学成分

目前在艾燃烧产物中已发现200余种化学成分，农熠瑛[29]采用苯-甲醇混合溶剂和正丁醇两种族化合物；在重组分中得到18种高沸点的芳香族化合物和一些长链不饱和烷烃。李炎强等[30]分析对比了艾叶及艾烟的化学成分，仅在艾烟中检测到的物质有苯甲醛、苯酚、2,4-二甲基苯酚和绿花白千层醇，表明艾叶燃烧过程中，部分成分发生了热解，产生了新物质。靳然等[31]采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用（SPME-GC-MS）技术对蕲艾艾烟进行定性分析，把检出物质分为3部分，分别为有呋喃结构的物质，芳香族化合物，酯类、烷烃或含羟基类化合物。吴子建等[32]采用顶空进样-气相色谱-质谱联用法对3年陈艾燃烧产物进行检测分析，鉴定出54个挥发性成分，主要为烷烃类、烯烃类、醛类、酸类、酯类、酚类、萜类及杂环类物质，含量较多的为苯酚、邻-异丙基苯、乙酰胺、对二甲苯、3-甲基丁酸等。总之，艾的燃烧生成物成分非常复杂，对比不同的文献发现，各研究者所检测到的艾烟成分相差较大，经分析除了与燃烧原材料有关外，可能还与研究者的实验方法有关，所以寻找合适的研究方法至关重要。

2.艾燃烧产物的生物活性

2.1抗菌、抗氧化作用杨梅[33]从艾烟重组分中分离得到5-叔丁基连苯三酚，是艾烟抗自由基的活性物质，对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌均有抑制作用。储存期3年和5年的艾条燃烧生成物的自由基均少于1年的艾条[34]，说明陈艾的抗氧化性、安全性均优于新艾。

2.2降血脂作用

艾灸疗法能预防动脉粥样硬化，艾烟能调节载脂蛋白E基因敲除（ApoE-/-）小鼠血脂代谢[35]，有效降低甘油三脂（TG）、低密度脂蛋白（LDL）水平，抑制动脉粥样硬化斑块的生长，减少肝脏内胆固醇的蓄积，起到防治动脉粥样硬化的作用。

2.3抗衰老作用

目前有学者对艾烟延缓衰老的机制做了以下研究，艾烟通过提高小鼠脑内单胺类神经递质的含量，改善老化模型小鼠的学习记忆功能，延缓衰老过程[36]。艾烟通过提高中枢神经系统兴奋性，改善小鼠脑中氧化应激损伤，降低胶质纤维酸性蛋白（GFAP）在小鼠海马的表达，从而延缓大脑衰老[37]。这些研究为艾灸抗衰老在临床上的应用开辟了新的思路。

2.4对免疫功能的影响

黄畅等[38]对白细胞减少症的小鼠进行艾烟干预，发现艾烟组小鼠免疫器官损伤程度较模型组低，艾烟能保护脾脏和胸腺，升高模型小鼠白细胞数量，促进造血功能的恢复。艾烟冷凝物还能提高大鼠肺泡巨噬细胞NR8383的活性，并呈现出一定的浓度依赖性[39]，艾烟可被用于预防呼吸系统疾病和提高机体免疫力。

2.5抗肿瘤

黄玉海等[40]采用体外实验方法，观察到艾烟可吸入颗粒（PM10）干预人肺腺癌A549细胞4h后，出现明显的亮蓝色凋亡细胞，随着浓度的增加，凋亡细胞逐渐增多，说明艾烟PM10具有诱导A549细胞凋亡的作用。VJSarath等[41]研究发现，艾烟能通过线粒体途径诱导乳腺癌细胞MCF-7调亡。

三、艾燃烧产物的安全性

近年来人们对环境和健康的关注度逐步提升，艾灸过程中产生的令人不适的烟雾也得到进一步的重视，艾燃烧产物成分中含有的多环芳烃类、酚萘类物质，李鸿儒[42]通过调查长期吸入艾烟的医护人员的健康情况，发现长期吸入艾烟可能使人疲劳感增强，对呼吸系统及五官部分也会产生一定的影响。韩丽等[43-45]研究了艾烟的毒理实验，发现高浓度的艾烟有导致染色体损伤、鼠伤寒沙门氏菌突变、小鼠呼吸系统和中枢神经系统受损后死亡等遗传毒性作用，中、低浓度的艾烟则无明显影响。在艾烟对人体影响的研究中，艾烟在9~12mg/m3时对人体的呼吸频率、血压、血样饱和度、心律、血氧饱和度等各项生理指标均无明显影响，表明一定浓度的艾烟是相对安全的[46]。陈鑫[47]还研究了艾烟对受孕小鼠生理、激素水平和胎鼠的发育情况的影响，发现一定浓度的艾烟不会对孕鼠的体质量、胎鼠的发育情况造成确切影响，因此必要时，孕妇也可以进行艾灸治疗。综上所述，艾烟是存在一个安全剂量的，在这个范围内，艾灸发挥着十分显著的临床效果，但在安全剂量范围之外，长期高浓度的吸入艾烟对机体还是有损伤作用的。

四、小结

艾叶中主要含有挥发油、黄酮类、鞣质类、多糖等有效成分，各种成分均有较好的生物活性。艾燃烧产物即艾烟中存在很多活性成分，具有抗菌、抗氧化、降血脂、抗衰老、免疫调节、抗肿瘤等作用。同时，艾烟对机体产生的负面影响也不容忽视。关于艾烟的安全性问题，还需要进行更科学、更细致的研究，笔者认为今后可从以下几个方面入手：①制定艾灸环境中空气质量标准；②加强艾烟的治疗安全剂量的研究，如艾烟的药效浓度、艾灸的有效解除时间，安全剂量范围等；③寻找适当的技术减少或去除艾烟中的有害成分，开展微烟化和无烟化技术研究，推动灸法的临床推广与创新。

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作者:郑婷婷 田瑞昌 刘国辉 刘全军 司清林 郝浩浩 孙改格 单位:河南省济源市农业科学院